汽轮机电液调节系统日趋成熟，已有较完善的控制逻辑软件和可靠的硬件，各类型电液调节系统的控制水平虽有差异，但其控制系统的硬件配置、控制功能基本相同，主要区别在于液压执行机构和动力油源系统。

      传统的汽轮机电液调节系统，均采用电液转换装置组成液压放大机构，以透平油或抗燃油为工质进行控制信号的传递，将电信号转换为液压信号，输出脉冲油压控制油动机，驱动配汽机构，是典型的、成熟的液压放大执行机构，在汽轮机电液调节系统中被广泛应用。

      由于电液转换装置的结构所限，存在易受液体工质污染的影响，出现卡涩、拒动或失效等故障，其故障率较高，已是电液调节系统运行安全的薄弱环节；另外对于老机组，需要对液压部件、液压系统和油系统进行改造，改造的工作量相对较大。对于老机组尤其是小机组，在实现机炉控制（CCS）、电网自动发电控制（AGC）和转速功率调节等相同功能的前题下，以实用、可靠、改造工作量*小为实施电液调节系统改造的基本原则。为此，为实现调节系统的基本控制功能，提高传统电液调节系统的可靠性，增强电液转换装置的抗工质污染能力，遵循调节系统改造的基本原则，进一步简化系统结构，本文以北票发电厂12MW机组为对象，采用了无控制油源、大力矩输出执行器作为转换装置的力放大执行机构，直接驱动油动机错油门的控制方式，进行集成型执行器电液调节系统的应用研究。

      1 北票发电厂3号机组概况

      北票发电厂3号机组为武汉汽轮发电机厂生产的C12-5/0.3一段可调整抽汽式汽轮机，采用全液压型调节系统，由钻孔泵、压力变换器、调压器、断流式错油门、带油口反馈双侧进油油动机和凸轮配汽机构组成；采用主汽门起动方式。机组自投产以来，调节系统存在滑负荷，（6~8）MW之间负荷稳定性差，加减负荷困难、不能实现电热牵连调节、以及不能满足甩负荷工况要求等缺陷。虽经多次处理，但未能彻底解决，严重威胁着机组的安全运行。为提高机组的安全性、可靠性、稳定性，以及自动化水平，将全液压调节系统改造成为电液调节系统。

      2 集成型执行器电液调节系统结构    

      2.1 集成型执行器

      REXA执行器为集成化、模块化、小型化设计的终端控制设备，综合了液压驱动和电子控制的优点，具有：独立封闭的无阀油系统，无需外部油源，结构简单，可靠性高；大力矩输出，为10t；静摩擦或滑动摩擦对操作均不产生影响；标准（4~20）mA模拟量或脉冲量输入信号；由微处理器实现智能控制；在电源消失情况下可实现各种安全机制等特点。
为避免工质污染，提高电液调节系统的可靠性，根据REXA执行器固有的特点，通过仿真计算，基地模拟试验、现场中间试验等，对改造方案的可行性进行了充分论证，成功地采用了COSO美国公司REXA执行器作为转换装置，将电信号转换为力输出，与错油门油动机组成力放大执行机构，是集成型执行器电液调节系统的核心部件。

      REXA执行器根据不同的用途，有不同的性能参数。为确定REXA执行器应用在电液调节系统中的性能参数，进行了在各种运行工况下的仿真计算和试验研究，按*佳性能价格比，选用了工作行程50mm、响应时间0.04s/mm的REXA执行器。

      2.2 系统结构及原理

      改造后的系统，仍保留了原调节系统的液压部套、保安系统和油系统，均未做任何变动，仅将 REXA执行器直接安装在油动机错油门上部，完成液压系统的改造，构成集成型执行器电液调节系统（见图1）。

图1  REXA执行器在机组上实际安装图

      图2为集成型执行器电液调节系统原理示意图。DEH控制REXA电液执行器，其输出力使错油门偏离中间位置，油动机动作控制调速汽门，同时通过液压反馈，使错油门受力平衡而回中，完成调节过程。可调整抽汽调节也采用了相同的控制方式，通过控制逻辑实现电、热负荷自整调节。

      根据机组的具体情况和电厂运行习惯的要求，该系统设计为电液并存联合调节控制系统。机组仍采用手动操作主汽门旁路门全周进汽起动方式，2850r/min电液调节系统投入工作，控制机组定速、并网和带负荷，实施电液调节系统各种功能控制。原液压调节系统同步器处于负荷位置时，为纯电液调节系统运行方式，当原液压调节系统同步器处于任意负荷位置时，为电液并存联合调节运行方式，在任何工况下，原液压调节系统同步器均可进行无扰干预。

      3  DEH系统功能

      DEH控制系统设有操作员站和工程师站，软操作面板和硬操作键盘，运行人员通过操作员站软手操完成正常运行控制，硬操作键盘可完成应急控制。具有如下功能：

      3.1 基本操作控制方式

      （1）操作员自动控制
      （2）手动远方操作控制
      （3）阀位控制

      3.2 控制功能

      （1）机组转速控制
      （2）机组功率控制
      （3）自动同期控制
      （4）一次调频功能
      （5）初始负荷控制
      （6）主蒸汽压力控制（TPC）
      （7）快速减负荷（RB）
      （8）可调整抽汽压力控制：实现热电牵连调节、以热定电运行控制、以电定热运行控制。

      3.3 限制功能

      （1）超速限制控制（OPC）：具有机组甩负荷预测、转速超过预设值自动关闭调节汽门，延时若干秒后开启调节汽门，由转速控制回路保持机组在额定转速下运行。
      （2）主蒸汽压力降低控制（TPL）
      （3）汽轮机真空降低负荷控制
      （4）功率限制。

      3.4 接口功能

      （1）自动同期接口（ASS）：
      （2）遥控接口（AGC）；
      （3）机炉协调控制接口（CCS）；

      3.5 保护功能

      （1）机械液压式保安装置

      保留机组原危急遮断系统，当机组转速超过允许的转速后，危急遮断器动作，迅速关闭主汽门和调速汽门，同时REXA执行器快速动作，加速关闭调速汽门。

      （2）热工保护

      当轴向位移、汽缸膨胀、轴承振动、润滑油压、真空以及支撑轴承和推力轴承回油温度达到一定值时，都将使磁力断路油门动作，迅速关闭主汽门和调速汽门，同时REXA执行器快速动作，加速关闭调速汽门。

      3.6 基本DAS（数据采集系统）功能

      4 系统特点

      （1）系统结构简单、改造工作量小，液压部件的改造仅用2小时即可完成；
      （2）由于REXA执行器的模块化结构，自带封闭油源，无须外供控制油源，克服了常规电液转换器易受油质污染影响的缺陷；
      （3）由于具有大力矩输出，可直接驱动油动机错油门，提高了油动机错油门的跟踪力、抗油质污染的能力和工作的可靠性；
      （4）当DEH控制器故障或控制系统失电时，REXA执行器具有自动保位功能，保持阀位和负荷不变。在异常工况或必要的情况下，还可手动操作REXA执行器机械手轮，直接控制阀门开度。
      （5）可实现汽轮机电液调节系统的所有功能，由于采用电液并存联合调节，使其具有灵活的运行方式，并提高了机组运行的可靠性。

      5 应用实践效果

      2000年9月，北票发电厂3号机组，集成型执行器电液调节系统投入运行，一次起动成功，至今已连续运行15个月。经过升速、并网、带负荷、甩负荷及超速试验，其性能指标均满足设计要求，能适应机组各种运行工况的需要，安全可靠，达到了预期效果。并已通过了部级鉴定。

      2001年4月，对系统功能和性能指标进行了综合测试。转速控制精度为±1r/min，负荷控制精度小于±0.1MW。2000年10月，进行了凝汽工况甩负荷试验，甩50%额定负荷，瞬时转速为3070r/min，稳定转速为3000r/min；甩100%额定负荷，瞬时转速为3155r/min，稳定转速为3000r/min，超调量为5.17%。
通过应用实践表明，消除了机组滑负荷、加减负荷困难、调节系统迟缓大等缺陷，改善了调节系统控制品质及甩负荷性能，提高了机组的安全性、稳定性、自动化水平、以及调峰能力。提高了运行管理水平，减轻了运行人员的劳动强度。能严格控制上网电量，取得了明显的经济效益。

      6 结论

      （1）以REXA电液执行器作为汽轮机电液调节系统的电液转换装置，克服了目前电液转换器、电液伺服阀等普遍存在的抗油质污染能力差、泄漏和卡涩等问题。并以其独特的功能提高了系统运行的可靠性、灵活性，能满足汽轮机调节系统控制精度的要求；

      （2）集成型执行器作为转换装置，可实现电液并存、纯电液调节系统，能实现汽轮机电液调节系统所应具有的各种功能；电液并存联合调节方式，运行灵活、可靠性高、改造改造工作量小，有其广泛应用的前景，给中小型机组调节系统的改造提供了新的途径和手段。

      （3）在汽轮机调节系统领域中，无论国内外，均在探索、研究无控制油和无液体工质的调节系统。如GE公司、西门子公司等，已将执行器应用在大中型汽轮机的改造中，并在燃气轮机上被广泛应用。在我国将REXA执行器置于油动机错油门上部，直接驱动错油门的控制方式，是无控制油源调节系统应用研究的尝试，在国内属于首例，其应用的成功，对汽轮机调节系统的发展起到了积极作用。

原创作者：浙江金锋自动化仪表有限公司